“我知道。”沈一鸣把纸折好,放进抽屉,“可我们没有别的路子。手工绘图,反复试制,这是我们唯一熟悉、唯一能掌握的方法。也是全国几乎所有工厂和研究所,正在用的方法。”
他望向窗外,像是在自言自语:“这是精密机械系建系以来接的第一个军工任务,只许成功,不许失败。宁愿晚点,精度也不能出问题……”他摇了摇头,没再说下去。
那种沉重的无力感,弥漫在每个人的心头。
……
几天后的一个傍晚,陆怀民独自去了厂里的技术资料室。
去资料室的动机很明确,他脑子里反复盘算着项目组面临的困境,一个词越来越清晰地浮现出来:
CAD,计算机辅助设计。
连续几周在绘图板前、在车间里、在会议中的挫败感,让一个前世模糊的印象变得越来越具体。
手工绘图、反复试错的传统方法,效率太低,容错空间太小,根本赶不上三个月的时间要求。
要想破局,必须找到一种全新的、更高效、更精确的设计验证方法。
他想起了这个词。
在重生前的那个时代,这是工程师的基本工具,但在1979年,这无疑是尖端中的尖端,甚至对多数中国工程师而言,可能只是一个听过却从未见过的概念。
陆怀民不太了解此时的 CAD技术到底发展到什么程度了,所以打算看看能不能找点相关资料了解一下。
资料室那间不大的屋子,靠墙立着几个高大的绿色铁皮柜。
他走进去,目标明确地在“外文期刊”和“新技术译丛”的分类前驻足,开始仔细翻找。
他抱着一线希望,想看看国内是否已经有关于这项技术的零星介绍或引进。
手指划过一排排书脊,大多是五六十年代的苏联译本,内容陈旧。
又翻了几本国内的技术汇编,提到的“计算机应用”也大多局限于科学计算。
就在他几乎要放弃时,指尖触到了几本厚厚的册子。
他抽出一本,拍了拍灰,就着昏暗的灯光翻开。
里面是英文和德文期刊的影印页,内容涉及航空结构、精密仪器制造等前沿领域。
他快速浏览着目录和摘要,翻到其中一页时,他的目光骤然定住。
那是一份1974年美国某工程期刊的影印页。
标题赫然是:“计算机辅助设计在复杂航空结构应力与变形分析中的应用初探”。
文章不长,配有几幅由计算机绘制的、略显粗糙但结构清晰的三维线框示意图,讨论了如何利用计算机建立模型,预先分析部件在载荷下的行为。
陆怀民的心跳猛地漏了一拍。
他迅速翻页,又在一份1975年的德国工程报告摘要中,看到了更相关的描述:“基于交互式图形显示系统的公差累积分析与装配仿真——确保高精密仪器可靠性的新途径”。
摘要明确指出,这种方法能“在物理样机制造前,于虚拟空间中预测并消除干涉,优化公差分配”。
资料非常零散,没有具体的软件名称、硬件配置或操作细节,更像是一种技术前瞻和概念论证。
但就是这几行英文和德文,配上那几幅由点和线构成的三维示意图,对陆怀民而言,不啻于黑夜中划过的一道闪电。
就是它!
困扰项目组的所有核心难题,包括二维图纸与三维实体的转换鸿沟、复杂尺寸链导致的人脑计算极限、装配干涉的事后才发现、无法预知的受力变形,而文章里提及的CAD技术,瞄准的正是这些痛点!
如果把那套令人头疼的夹具和检测工装,在计算机里建立一个三维数字模型呢?
这个念头一旦升起,便再也无法按捺。
他仿佛能看到,那些靠人脑难以完全构想清楚的零件,能在虚拟空间里被任意旋转、剖切、测量,每一个特征的相对位置都精确无误。
可以进行虚拟装配,提前“看到”零件是否干涉。
可以赋予材料属性,模拟夹紧力下的弹性变形,从而优化结构。甚至,可以由精准的三维模型,直接生成毫无歧义的二维工程图纸和加工代码,从源头上杜绝人为绘图、读图和计算错误。
理论上,其精度完全能达到甚至超越微米级,远非人手和肉眼所能企及。
这不正是打破当前“设计-试制-失败-再设计”死亡循环的唯一希望吗?
激动如电流般窜过全身,但随即,他的兴奋被浇灭了大半。
CAD,这个概念,在1979年的中国,有几个人听说过?
别说应用,恐怕连讨论的基础都不存在。八二七厂有符合条件的计算机吗?
即使有,是那种庞大的、用于科学计算的机型,还是那种能支持图形交互的、更先进的微型计算机?
国内有谁懂这个?
一连串严峻的问号砸下来。
这个想法太过超前,甚至有些“疯狂”。
在1979年的中国,在这个主要依靠绘图板、计算尺和老师傅经验的领域,突然提出要用计算机来“画图”、来“模拟”、来“设计”,听起来简直毫无可能。
可是人家在1974年、1975年就已经在公开讨论,甚至开始应用了。
这说明在国际最前沿,这项技术已经走出了纯粹的实验室阶段,正在尝试解决真实的工程问题。
如果别人几年前就已经开始探索,并且看到了它的价值……陆怀民盯着纸上英文术语,眼神越来越亮。
那我们为什么连试都不能试一下?
成功,或许能一举打开局面;失败,也可能被视为不切实际的空想。
但他知道,自己必须试一试。
他将合订本放回原处,整理了桌面,深吸一口气,走向资料室门口的管理员柜台。
“同志,麻烦问一下,厂里有没有关于计算机,特别是计算机画图、计算机辅助设计方面的资料?中文的外文的都行,或者……厂里有没有能用来画图的计算机?”
管理员抬起头,推了推老花镜,脸上是一片纯粹的茫然:
“计算机?画图?同志,计算机不是用来算炮弹轨道的吗?画图……那得用笔和尺子啊。咱们资料室就这些了,你刚才看的那些外文东西,已经是馆里最‘新潮’的了。”
这个回答在意料之中。陆怀民点点头,转身走出资料室。
第120章 陆怀民身负重任
第二天早上七点半,技术科会议室。
项目组的人陆续到齐,每个人脸上都写满了疲惫。
沈一鸣坐在主位,面前摊开着最新一版的检测报告和修改意见,眉头紧锁。
气氛有些沉闷。大家都知道时间不等人,可眼前的困境像一堵厚厚的墙,撞上去,头破血流,退回来,又不甘心。
就在这时,陆怀民深吸一口气,站了起来。
这个动作在安静的会议室里显得有些突兀,所有人都抬起头看向他。
“各位老师,”陆怀民说,“关于夹具设计目前遇到的困境,我……有一些不成熟的想法,想向各位汇报一下。”
沈一鸣抬起头,目光落在他脸上,带着询问,也有一丝不易察觉的期待。
“怀民,你说。”
陆怀民走到会议室前面那块简陋的小黑板旁,拿起粉笔。他没有立刻写字,而是先说道:
“我们现在的核心问题是,设计验证的周期太长,精度提升遇到瓶颈。手工绘图、计算尺、空间想象、反复试制……这套方法我们已经用了三周,结果大家也看到了。按这个速度,我们很难在三个月内,拿出稳定达标的产品。”
大家压力都很大,没有人说话。
“所以,我在想,我们能不能换一条路走?”陆怀民顿了顿,手指捏紧了粉笔,“一条更……超前一点的路。”
他在黑板上,用力写下了三个英文字母:
C A D
粉笔灰簌簌落下。
“计算机辅助设计。”陆怀民转过身,看向沈一鸣和几位教授:
“用计算机,来帮我们画图,做设计,甚至在造出实物之前,就提前验证装配、检查干涉、分析公差。”
会议室里静了一瞬,随即响起几声低低的议论声。
大多数人都有些茫然,显然对这个概念很陌生。
沈一鸣沉默了片刻。他把老花镜摘下来,用拇指揉了揉鼻梁两侧的印痕,然后重新戴上。
“CAD……”他轻声重复,“计算机辅助设计……这个概念,我听说过。”
他顿了顿,似乎在回忆:
“大概……是七六年还是七七年,科学院内部的一份简报上提过。说是国外,特别是美国的一些航空和军工巨头,像波音、洛克希德,已经开始尝试用计算机来辅助绘制飞机和导弹的结构图纸,取代部分手工绘图。简报上说,那叫‘Computer Aided Drafting’,或者‘Design’。”
他看向陆怀民,目光满是疑虑:
“怀民,你提的这个思路,很大胆,甚至可以说……纸上谈兵。简报上也只是概念性的提及,语焉不详。”
“我知道它大概是利用计算机的图形显示和计算能力,但具体怎么实现?需要什么样的计算机?什么样的软件?怎么把我们的磨床、夹具、公差这些实实在在的工程问题,转化成计算机能‘懂’、能‘算’的东西?”
“我担心的是,这想法虽好,但太过超前,像悬在半空的楼阁。”
沈一鸣的话说得很重,也很实在。
一直没怎么说话的方教授,此时也开口补充道:
“沈教授说得对。你刚才提到的CAD,或者说‘计算机辅助设计’,这个概念本身并不算完全的天方夜谭。”
他顿了顿,似乎也在回忆,然后缓缓补充道:
“大概……是1975年,中日建交后不久,日本精密工学会组织了一个访华团,做过技术交流。团里有位东京大学的教授,在做报告时就提到了他们正在研究的‘自動設計システム’,翻译过来就是‘自动化设计系统’。”
“它的核心思想,确实是想用计算机替代部分手工绘图和简单的设计分析,提高效率,减少人为错误。本质上就是我们说的 CAD。”
他看向陆怀民,目光里没有否定,但也带着审慎:
“但即使是这些走在世界机械领域前列的日本学者,当时也非常坦率地承认,这还处于研究起步阶段,是实验室里的‘玩具’。他们演示的,只是一个非常简单的二维图形,画个轴承座什么的。”
“像我们这种涉及复杂曲面装配、微米级公差分析的精密夹具设计,国外就算有成熟的、可供直接应用的案例,也不会公布出来给我们参考。怀民,你的想法看到了方向,但其中的艰难,你要想清楚。”
两位核心专家的态度已经很明确了:他们知道这个东西存在,但认为它太前沿、太不成熟,短时间内根本不可能攻克。
所有人都看向陆怀民。
压力如山。
但陆怀民却很冷静:
“沈老师,方老师,您二位说得都对。我查到的资料也非常零碎,大多是几年前国外期刊上的前瞻性讨论和概念论证,没有成熟的软件,更没有现成的、能用于我们这种高精度夹具设计的案例。”
他话锋一转,手指在黑板上“CAD”三个字母下方用力划了一道:
“但是,这些资料至少证明了两点。第一,用计算机辅助复杂工程设计、解决我们目前遇到的二维三维转换、干涉检查、公差分析这些痛点,在国际最前沿的研究者看来,不仅是可能的,而且是一个明确的技术发展方向。别人几年前就在探索了,几年过去了,甚至已经出现了新的突破。我们不能因为没做过,就畏难。”
他顿了顿,看向方教授:
“第二,方老师提到的日本学者在1975年就已在讨论‘自动化设计系统’,这更加证实,这个方向不是空想,它正在从实验室走向工程应用的尝试阶段。”